Tổng quan nghiên cứu

Vùng ven biển Hải Phòng, đặc biệt là huyện Tiên Lãng, là khu vực có vị trí chiến lược trong phát triển kinh tế xã hội vùng đồng bằng sông Hồng và sông Thái Bình. Với diện tích tự nhiên khoảng 18.904 km² và dân số hơn 138.000 người, huyện Tiên Lãng sở hữu hệ sinh thái đa dạng, địa hình đồng bằng ven biển bằng phẳng, cùng điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa đặc trưng. Tuy nhiên, khu vực này thường xuyên chịu ảnh hưởng của thiên tai như bão, lũ lụt, xói lở bờ biển và nước biển dâng, đe dọa an toàn cư dân và phát triển kinh tế.

Luận văn tập trung nghiên cứu tuyến đê biển II dài hơn 21 km, bảo vệ diện tích tự nhiên 138.435 ha, trong đó có gần 9.000 ha đất canh tác và hơn 2.000 ha nuôi trồng thủy sản. Mục tiêu chính là phân tích các đặc trưng thủy động lực, vận chuyển bùn cát và tính toán thiết kế nâng cấp đê biển nhằm tăng cường khả năng phòng chống thiên tai, bảo vệ đất đai và phát triển bền vững vùng ven biển Hải Phòng. Nghiên cứu được thực hiện dựa trên số liệu thu thập từ các trạm khí tượng, thủy văn trong giai đoạn 1960-2005, kết hợp mô hình toán mô phỏng và phân tích thực địa tại huyện Tiên Lãng.

Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả quản lý, bảo vệ đê biển, đồng thời góp phần phát triển kinh tế - xã hội bền vững, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai gây ra, đặc biệt trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nước biển dâng ngày càng gia tăng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình nghiên cứu về thủy động lực học ven biển, vận chuyển bùn cát và thiết kế công trình đê biển. Hai mô hình chính được áp dụng là:

  • Mô hình vận chuyển bùn cát dọc bờ (CERC và Queens): Phương pháp CERC dựa trên giả thiết lượng vận chuyển bùn cát phụ thuộc vào thành phần năng lượng sóng dọc bờ, trong khi mô hình Queens sử dụng phân tích thứ nguyên kết hợp các tham số sóng, đặc điểm bùn cát và độ dốc bãi biển để tính toán lượng bùn cát vận chuyển. Hai mô hình này giúp đánh giá chính xác quá trình xói lở và bồi tụ bờ biển.

  • Lý thuyết thủy động lực học: Bao gồm các khái niệm về dòng chảy cửa sông, thủy triều, sóng biển, gió hoàn lưu và tác động của bão. Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của đê biển và quá trình vận chuyển bùn cát.

Các khái niệm chính trong nghiên cứu gồm: vận chuyển bùn cát đáy và lơ lửng, đặc trưng khí hậu gió mùa, đặc điểm địa chất công trình, và hệ sinh thái rừng ngập mặn ven biển.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu khí tượng, thủy văn từ các trạm quan trắc như Phủ Liễn, Hòn Dấu, Cát Hải, cùng số liệu địa chất khảo sát tại các vị trí dọc tuyến đê biển II. Cỡ mẫu khảo sát địa chất gồm nhiều điểm khoan sâu đến 10 m, phân tích các lớp đất với chỉ tiêu cơ lý chi tiết.

Phương pháp phân tích gồm:

  • Phân tích thống kê: Xử lý số liệu khí tượng, thủy văn để xác định đặc trưng khí hậu, thủy triều, dòng chảy và tần suất bão.

  • Mô hình toán mô phỏng: Sử dụng phần mềm CRESSWIN để tính toán vận chuyển bùn cát dọc bờ, mô phỏng ảnh hưởng sóng và dòng chảy đến đê biển.

  • Phương pháp điều tra thực địa: Khảo sát hiện trạng đê biển, bãi triều, rừng phòng hộ và các công trình tiêu nước.

Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 1960 đến 2005, tập trung phân tích dữ liệu lịch sử và khảo sát thực tế trong giai đoạn 1994-2010 nhằm đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp thiết kế nâng cấp đê biển.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

  1. Đặc trưng khí hậu và thủy văn: Lượng mưa trung bình hàng năm tại các trạm như Phủ Liễn đạt khoảng 1.800 mm, với mùa mưa tập trung từ tháng 5 đến tháng 10 chiếm 35-90% tổng lượng mưa. Tốc độ gió trung bình vùng ven biển đạt 3-4 m/s, trong khi tốc độ gió bão có thể lên tới 40-50 m/s (cấp 15). Tần suất bão đổ bộ vào khu vực là khoảng 1-5 cơn mỗi năm, gây ra hiện tượng nước dâng cao tới 2,35 m.

  2. Hiện trạng đê biển II: Tuyến đê dài 21,162 km, bảo vệ hơn 138.000 ha đất, trong đó có 8.988 ha đất canh tác và 2.036 ha nuôi trồng thủy sản. Mặt đê rộng 4-5 m, cao trình đỉnh đê dao động từ +3,9 m đến +5,7 m. Nhiều đoạn đê đã bị hư hỏng do thiếu kinh phí bảo dưỡng, đặc biệt các cổng tiêu nước và tường chắn sóng bị phá hủy nghiêm trọng.

  3. Vận chuyển bùn cát dọc bờ: Lượng vận chuyển bùn cát dọc bờ được tính toán bằng mô hình CRESSWIN và các công thức CERC, Queens cho thấy sự biến đổi rõ rệt theo từng đoạn đê. Đoạn chịu tác động trực tiếp của sóng biển có lượng bùn cát vận chuyển lớn hơn 30% so với đoạn chuyển tiếp và đoạn chịu ảnh hưởng sông. Sự bồi tụ và xói lở bờ biển diễn ra không đồng đều, ảnh hưởng đến ổn định đê và khả năng thoát lũ.

  4. Ảnh hưởng của rừng phòng hộ: Diện tích rừng phòng hộ ven biển giảm từ 85 ha năm 2002 xuống còn 28 ha năm 2005, làm giảm khả năng chống chịu sóng và tăng nguy cơ xói lở bờ biển. Rừng ngập mặn có vai trò quan trọng trong việc giảm cường độ sóng và hỗ trợ bồi tụ bùn cát.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính gây xói lở bờ biển là do tác động kết hợp của sóng biển mạnh, dòng chảy ven bờ phức tạp và sự suy giảm diện tích rừng phòng hộ. So với các nghiên cứu trong khu vực đồng bằng Bắc Bộ, kết quả cho thấy mức độ vận chuyển bùn cát và biến động bờ biển tại Tiên Lãng tương đối cao, đặc biệt trong các đợt bão lớn vượt thiết kế đê cấp 9.

Việc sử dụng mô hình CRESSWIN kết hợp công thức CERC và Queens đã giúp mô phỏng chính xác quá trình vận chuyển bùn cát, từ đó dự báo được các vùng có nguy cơ xói lở cao. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ vận chuyển bùn cát theo từng đoạn đê và bảng so sánh mức độ hư hỏng công trình theo thời gian.

Kết quả nghiên cứu nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì và phát triển rừng phòng hộ, đồng thời nâng cấp các công trình đê biển để thích ứng với biến đổi khí hậu và nước biển dâng, đảm bảo an toàn cho cư dân và phát triển kinh tế vùng ven biển.

Đề xuất và khuyến nghị

  1. Nâng cấp và gia cố tuyến đê biển II: Tăng chiều cao đê lên mức tối thiểu +5,7 m, gia cố mái đê bằng bê tông cốt thép và đá xây chắc chắn, đặc biệt tại các đoạn chịu tác động sóng mạnh. Thời gian thực hiện trong 3 năm, do Ban Quản lý dự án đê biển phối hợp với chính quyền địa phương.

  2. Phục hồi và mở rộng rừng phòng hộ ven biển: Trồng mới và chăm sóc rừng ngập mặn với diện tích tăng thêm ít nhất 50 ha trong 5 năm tới, nhằm giảm cường độ sóng và hỗ trợ bồi tụ bùn cát. Chủ thể thực hiện là Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cùng các tổ chức bảo vệ môi trường.

  3. Cải tạo hệ thống cống tiêu nước: Sửa chữa, thay thế các cống tiêu nước bị hư hỏng, đảm bảo khả năng thoát nước hiệu quả trong mùa mưa lũ. Thời gian hoàn thành dự kiến 2 năm, do Ban Quản lý dự án và đơn vị thi công chuyên ngành thực hiện.

  4. Xây dựng hệ thống giám sát và cảnh báo sớm: Lắp đặt trạm quan trắc thủy văn, khí tượng tự động dọc tuyến đê để theo dõi biến động mực nước, sóng và vận chuyển bùn cát, phục vụ công tác phòng chống thiên tai. Thời gian triển khai trong 1 năm, do Trung tâm Khí tượng Thủy văn phối hợp với địa phương.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

  1. Các nhà quản lý và hoạch định chính sách: Luận văn cung cấp cơ sở khoa học để xây dựng chính sách phát triển bền vững vùng ven biển, nâng cao hiệu quả phòng chống thiên tai và quản lý tài nguyên đất đai.

  2. Chuyên gia kỹ thuật xây dựng công trình thủy lợi, đê biển: Tài liệu chi tiết về thiết kế, tính toán điều kiện biên và vật liệu xây dựng đê biển giúp cải tiến kỹ thuật và nâng cao chất lượng công trình.

  3. Nhà nghiên cứu môi trường và sinh thái ven biển: Thông tin về hệ sinh thái rừng ngập mặn, ảnh hưởng của biến đổi khí hậu và tác động của con người đến bờ biển hỗ trợ nghiên cứu bảo tồn và phục hồi môi trường.

  4. Người dân và doanh nghiệp địa phương: Hiểu rõ về nguy cơ thiên tai, vai trò của đê biển và rừng phòng hộ giúp nâng cao nhận thức, tham gia bảo vệ môi trường và phát triển kinh tế bền vững.

Câu hỏi thường gặp

  1. Tại sao cần nâng cấp đê biển ở huyện Tiên Lãng?
    Đê biển hiện tại không đáp ứng được các tiêu chuẩn phòng chống bão cấp 9, nhiều đoạn đã hư hỏng nghiêm trọng, gây nguy cơ tràn lụt và xói lở bờ biển. Nâng cấp giúp bảo vệ đất canh tác và nuôi trồng thủy sản, giảm thiểu thiệt hại do thiên tai.

  2. Phương pháp nào được sử dụng để tính toán vận chuyển bùn cát?
    Luận văn áp dụng mô hình CRESSWIN kết hợp công thức CERC và Queens, dựa trên các tham số sóng, dòng chảy và đặc điểm bùn cát để mô phỏng chính xác quá trình vận chuyển bùn cát dọc bờ.

  3. Rừng phòng hộ có vai trò gì trong bảo vệ đê biển?
    Rừng phòng hộ giảm cường độ sóng, hạn chế xói lở bờ biển và hỗ trợ bồi tụ bùn cát, từ đó tăng cường sự ổn định của đê biển và bảo vệ hệ sinh thái ven biển.

  4. Làm thế nào để giảm thiểu tác động của bão và nước biển dâng?
    Ngoài nâng cấp đê biển, cần phục hồi rừng ngập mặn, cải thiện hệ thống tiêu thoát nước và xây dựng hệ thống cảnh báo sớm để chủ động ứng phó với thiên tai.

  5. Ai là chủ thể thực hiện các giải pháp đề xuất?
    Chính quyền địa phương, Ban Quản lý dự án đê biển, Sở Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, Trung tâm Khí tượng Thủy văn và các tổ chức bảo vệ môi trường phối hợp thực hiện các giải pháp nâng cấp, phục hồi và giám sát.

Kết luận

  • Nghiên cứu đã xác định rõ đặc trưng khí hậu, thủy văn và địa chất vùng ven biển huyện Tiên Lãng, Hải Phòng, làm cơ sở cho thiết kế đê biển phù hợp.
  • Mô hình vận chuyển bùn cát dọc bờ cho thấy sự biến đổi rõ rệt về lượng bùn cát vận chuyển, ảnh hưởng đến ổn định đê và bờ biển.
  • Hiện trạng đê biển II còn nhiều đoạn hư hỏng, cần nâng cấp để đáp ứng yêu cầu phòng chống thiên tai trong điều kiện biến đổi khí hậu.
  • Phục hồi rừng phòng hộ ven biển là giải pháp quan trọng giúp giảm thiểu xói lở và bảo vệ công trình đê biển.
  • Đề xuất các giải pháp kỹ thuật và quản lý cụ thể, với timeline thực hiện từ 1 đến 5 năm, nhằm nâng cao hiệu quả bảo vệ vùng ven biển Hải Phòng.

Next steps: Triển khai các giải pháp nâng cấp đê biển, phục hồi rừng phòng hộ và xây dựng hệ thống giám sát, đồng thời tiếp tục nghiên cứu cập nhật dữ liệu để điều chỉnh phương án phù hợp.

Call to action: Các cơ quan quản lý và chuyên gia kỹ thuật cần phối hợp chặt chẽ để thực hiện các khuyến nghị, đảm bảo an toàn và phát triển bền vững vùng ven biển Hải Phòng.